Поєднання освітньої робототехніки з наукою

Робототехніка - це не тільки майбутнє, але й сьогодення. Ознайомлюючи студентів із програмуванням, датчиками та автоматизацією, вони вдосконалюють навички критичного обчислювального мислення, необхідні для досягнення успіху як у робочій силі 21 століття, так і в повсякденному житті. В академічному плані освітня робототехніка надає широкий спектр можливостей для навчання, оскільки передумовами для цієї дисципліни є STEM (наука, технологія, інженерія та математика) і навіть STEAM (наука, технологія, інженерія, мистецтво та математика). Навчальна робототехніка завжди є міждисциплінарною у спосіб, який є відчутним і застосовним для учнів. Крім того, заходи, пов’язані з освітньою робототехнікою, вимагають, щоб студенти співпрацювали, мислили комп’ютерно, усували неполадки (виявляли та вирішували проблеми) та впроваджували інновації, що є основними навичками для професіоналів 21-го століття. 

У наукових аудиторіях освітня робототехніка має потенціал для використання як контексту для навчання фундаментальним науковим методам і практикам, таким як науковий метод, спостереження, експериментування, збір і аналіз даних. Це також дозволяє досліджувати прикладну фізику та механічні концепції, системне мислення та, звичайно, штучний інтелект. Вивчення робота та його функціонування також може бути предметом дослідження в класі природничих наук, але освітня робототехніка — це не вивчення робототехніки заради робототехніки. Це використання робота як педагогічного інструменту для вивчення практик і концепцій науки.  

Поради, пропозиції, & деякі потенційні стандарти для націлювання

• Організуйте свій клас, щоб полегшити проектне навчання (PBL) і дозволити студентам співпрацювати в командах для виконання проектів. Надайте рубрики як для спільних зусиль, так і для результатів на початку проекту, щоб студенти визнали ваші очікування. 
• Попросіть студентів використовувати журнали, графіки та інші інструменти планування для планування та виконання розробки проекту.
• Удосконалюйте навички спілкування та співпраці, дозволяючи студентам виступати один перед одним і запитувати відгуки.
• На початку відкритого проекту нагадайте учням, що буде більше одного «правильного» рішення і що конструктивна критика призначена для покращення проектів, а не для їх критики. 
• Ставте запитання учням, які допоможуть їм розглянути попередні знання, отримані в цьому та інших класах.
• Повідомте вчителям математики, технологій чи іншим учням, над чим учні працюють у вашому класі, щоб вони могли допомогти та/або надати вказівки та пропозиції.

• Використовуйте взаємодію між роботом і його середовищем для дослідження руху та стабільності, сил і взаємодій, а також змін енергії в системах (Стандарти NGS: HS-PS2-1 & HS-PS3-1).
• Використовуйте бездротові можливості робота, щоб досліджувати хвилі та їх застосування в технологіях передачі інформації (стандарти NGS: HS-PS4-2 & HS-PS4-5).
• Використовуйте тестування робота як можливість для експериментів і збору даних. Наприклад, якщо запустити програму, щоб робот підняв об’єкт і перемістив його по кімнаті з різною швидкістю, розташувавши свою клешню на різній висоті, утримуючи всі інші змінні постійними, можна створити принаймні 3-рівневий (швидкий, стійкий і низькі швидкості) за допомогою 3-рівневого (підвищений високий, середній і низький) експеримент із потенціалами як для основних ефектів, так і для взаємодії під час вимірювання стабільності робота. Стабільність може бути операційно визначена класом, щоб виміряти її, або навіть спрощено залежно від того, чи перекидається робот.
• Організуйте прості експерименти з однією змінною, щоб запропонувати менш досвідченим студентам досліджувати вплив різних особливостей конструкції робота на його швидкість, стабільність та/або силу. 
• Сприяти дослідженням, у яких учні змінюють конструкцію робота або створюють нового робота, який мінімізує силу, що діє на макроскопічний об’єкт під час зіткнення (стандарт NGS: HS-PS2-3).  

• Попросіть команди студентів розробити та створити робота, який міг би зменшити вплив людської діяльності на довкілля та біорізноманіття. Попросіть команди обговорити дизайни інших команд і вплив, який цей дизайн матиме, щоб удосконалити свої прототипи (стандарти NGS: HS-LS2-7 & HS-ESS3-4).

Посилання на зразки діяльності